JPH11133068A

JPH11133068A - 電圧電流特性測定装置

Info

Publication number: JPH11133068A
Application number: JP9300042A
Authority: JP
Inventors: Keita Gunji; 慶太郡司; Toshio Tamamura; 俊雄玉村
Original assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】大容量負荷に対しても安定で、レンジ切換時の
スパイク及びオーバーシュートを抑え、さらに、高速な
設定変更が可能な電圧電流特性測定装置を提供する。【解決手段】電流源およびレンジ抵抗およびＤＵＴへの
出力端子および出力端子に流れる電流を制御する出力制
御部を備えた出力電流供給部と、電流源およびＤＵＴに
流れるのと比例した電流が流れるＩＭ用抵抗および電流
測定補助抵抗を備えた電流測定部と、第１のＤＡ変換器
および増幅器の飽和を防ぐクランプ回路付積分器および
出力電流供給部の出力電流を制御する前述の出力制御部
および出力端子および出力端子の電圧をバッファアンプ
と帰還抵抗を介して積分器に帰還させるフィードバック
回路を備えた電圧制御部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に半導体の直流特性
試験装置に関し、より詳細には、被試験対象に電圧をか
けながら電流を測定すること及び被試験対象に電流を流
しながら電圧を測定する電圧電流特性測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電圧電流特性測定装置は、リレー、スイ
ッチ、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、ト
ランジスタ、ＦＥＴ、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の幅広
い被試験対象（以下ＤＵＴと略す）の直流特性を試験す
る装置である。この電圧電流特性測定装置は、基本的に
は、ＤＵＴに一定の電圧をかけて、電流を測定するＶＦ
ＩＭ（ＶＦｏｒｃｅＩＭｅａｓｕｒｅ）と、一定
の電流を流して、電流を測定するＩＦＶＭ（ＩＦｏｒ
ｃｅＶＭｅａｓｕｒｅ）の２種類の機能を備え、さ
らに、ＶＦＩＭでＤＵＴに流れる電流を制限する電流制
限（Ｉリミット）機能と、ＩＦＶＭでＤＵＴにかかる電
圧を制限する電圧制限（Ｖリミット）機能が備わってい
る。

【０００３】上述の機能を実現するために、電圧電流測
定装置は、ＶＦ（ＶＦｏｒｃｅ：定電圧源）モード、
正のＩＦ（ＩＦｏｒｃｅ：定電流源）モード及び負の
ＩＦモードの３モードを備え、ＤＵＴには常にこれらの
モードのいずれかが作用するように構成されている。

【０００４】以下、本明細書では、説明のために、ＤＵ
Ｔに対して、上記のＶＦモードで設定される電圧値を制
御電圧値、上記の正または負のＩＦモードで設定される
電流値を制御電流値と呼び、ＶＦモードでのＤＵＴのＩ
リミットの制限値を制限電流値、ＩＦモードでのＤＵＴ
のＶリミットの制限値を制限電圧値と呼ぶ。

【０００５】従来の電圧電流特性装置の構成及び作用
は、特開昭５８−１４８５０７号及び特開平８−２６２
０６９号に詳細に開示されているが、例えば図１に示さ
れる構成となっている。すなわち、ＶＦモードでは、Ｄ
Ａ変換器１１、電圧レンジ抵抗１２、誤差増幅器１３、
電圧電流変換器１７、積分器４１、電力増幅器４２、電
流レンジ抵抗４３、バッファ増幅器４５及び抵抗１６で
構成される定電圧源ループ（Ｖループ）が動作し、正の
ＩＦモードでは、ＤＡ変換器２１、反転増幅器２２、抵
抗２３、誤差増幅器２４、電圧電流変換器２８、積分器
４１、電流増幅器４２、電流レンジ抵抗４３、ＣＭＲＲ
回路５２（バッファ増幅器４８および５０、差動増幅器
４６で構成される）、抵抗２７で構成される正定電流源
ループ（Ｉｐループ）が動作し、負のＩＦモードでは、
ＤＡ変換器２１、抵抗３３、誤差増幅器３４、電圧電流
変換器３８、積分器４１、電力増幅器４２、電流レンジ
抵抗４３、ＣＭＲＲ回路５２（バッファ増幅器４８およ
び５０、差動増幅器４６で構成される）、抵抗３７から
構成される負定電流源ループ（Ｉｎループ）が動作す
る。

【０００６】なお、端子４４は出力端子、参照番号５６
はＤＵＴ、参照番号１４および２５および３５はそれぞ
れ対応する誤差増幅器１３および２３および３３が飽和
するのを防ぐためのクランプ回路である。

【０００７】図１に示されるように、従来の電圧電流特
性測定装置の定電流源ループでは、出力端子前段の電流
レンジ抵抗回路４３に流れた電流を電圧に変換すること
で、電圧測定と、電流レンジの設定を行なっている。

【０００８】しかしながら従来の方式では、特にＶルー
プにおいて、電流レンジ抵抗４３と、出力端子４４に接
続される負荷との関係により、フィードバックをかけら
れた誤差増幅器１３の位相がシフトするため、あらゆる
負荷に対して誤差増幅器１３の安定性を確保するよう設
計するのは困難であった。

【０００９】特に、大容量負荷に対する安定性を確保す
ると、系のセトリングスピードを下げる方向に誤差増幅
器１３を設計しなければならなかった。逆に、高速かつ
安定に設定と測定を実行するには、容量負荷の制限が必
要となるという問題点があった。

【００１０】更に従来の方法では、回路が高価になると
いう問題点もあった。すなわち、高精度の電流測定を求
めるには、ＤＵＴ５６に流れた電流を正確にモニターし
なければならない。そのために、電流レンジ抵抗４３に
出力電圧の中からコモンモードを除去し、両端に掛かる
電圧のみを取り出すための、差動増幅器４６、バッファ
アンプ４８および５０で構成されるＣＭＲＲ回路５２が
必要となる。図２に示されるように、図１に示される回
路の出力端子４４の電圧が２０Ｖの時、電流レンジ抵抗
４３に流れる電流により、０．１Ｖのコモンモード電圧
が発生するとすると、約２０Ｖの出力電圧中で０．１Ｖ
を検出し電流値を得ることができる高精度の抵抗が電流
レンジ抵抗４３に必要となる。すなわち、電流測定のた
め電圧０．１Ｖを０．１％の精度で得る場合、２０Ｖに
対し０．０００５％のＣＭＲＲ特性が必要となり、極め
て高価なＣＭＲＲ回路が必要となってしまう。

【００１１】また、スパイクやオーバシュートの問題も
無視できない。図１に示されるような電圧電流特性測定
装置は、ＶＦモード及び正あるいは負のＩＦモードを実
行するために上述のような複数の帰還回路を備えてい
る。これらの帰還回路の周波数応答が有限であるため、
平衡状態にある帰還回路の状態を決定している入力電
圧、帰還定数、帰還回路の切換等のパラメータを１つで
も変化させると、出力にスパイクやオーバシュートが発
生してしまう。

【００１２】電流／電圧の設定時およびレンジ切り替え
時や、ＤＵＴの状態によりＶＦモードでＩリミットがか
かったり、ＩＦモードでＶリミットがかって複数の帰還
回路が切り替わるときは、クランプされた帰還動作停止
状態とクランプが外れた帰還制御動作状態とが入れ替わ
るので、特に大きなスパイクやオーバシュートが発生
し、ＤＵＴに余計なストレスを与え、悪影響を及ぼして
しまう。

【００１３】上述のスパイク及びオーバーシュートを抑
えるためには、以下の様な方法が工夫されてきた。

【００１４】（ア）ＤＡ変換器の出力にフィルタを設け
る方法。

【００１５】（イ）正および負のＩＦモードでの制御電
圧のレンジ変更は、電圧レンジ抵抗回路１２で、抵抗
（図示していない）を切り換えることによって行なわれ
るが、この時、一旦ＤＡ変換器１１の設定を０Ｖ出力に
し、その状態でレンジ抵抗を切替え、その後ＤＡ変換器
を所望の値に設定する方法である。

【００１６】（ウ）正および負のＩＦモードで制限電圧
のレンジだけを変更する時に、一時的に該電圧値の絶対
値が小さくなりＶリミットがかかりスパイクが発生され
ると予測される場合、電圧レンジ抵抗をメーク・ビフォ
ア・ブレーク切換し、一時的に抵抗を並列につないでそ
れまで接続されていたより抵抗値を小さくした後、制限
電圧値のレンジを変更し、以前の制限電圧値を設定し直
す方法。

【００１７】（エ）正・負のＩＦモードで、電流レンジ
抵抗を変更する場合に、最初に現状の電圧が制御電圧値
になるように設定を変更し、ＩＦモード時の電圧と電流
を保ったまま強制的にＶＦモードに移行し、その後電流
レンジ抵抗回路の抵抗を変更してＩＦモードに戻す、Ｖ
Ｆモード移行変換方法。

【００１８】（オ）正・負のＩＦモードで、電流レンジ
抵抗の変更を伴う設定変更を行う場合に、Ｉｐループ及
びＩｎループの電圧電流変換器を機能停止状態にし、一
旦、Ｉｐループ及びＩｎループのそれぞれの帰還ループ
を切断し、次に電流関係の設定変更を行い、全ての変更
が終了してからＩｐループ及びＩｎループの帰還ループ
を復活させる、Ｉｐ・Ｉｎループを切断する方法。

【００１９】（カ）上記の（オ）の方法において、Ｉｐ
・Ｉｎループの電圧電流変換器を機能停止した時に、電
流レンジ抵抗を切り換えるＦＥＴスイッチをランプ電圧
波形で駆動し、レンジ抵抗の変化をＶループの周波数応
答より遅くするソフトスイッチ方法。

【００２０】（キ）通常の動作時には電圧ホールド回路
（Ｖホールド回路）を設けたＶホールドループで出力電
圧を記憶し、制御電圧値または制御電流値を変更する際
にだけ、Ｖホールドループの帰還回路を形成し、Ｖホー
ルド記憶回路の記憶電圧を基準にして出力電圧を変更直
前の値に維持するＶホールドループ追加方法。

【００２１】しかしながら、上記の対策方法には以下の
問題点が残されていた。

【００２２】（１）（イ）ないし（キ）の方法では、１
つの設定変更をするのに、複数のステップの操作を行わ
なければならない。そのために設定変更に時間を要す
る。

【００２３】（２）（ア）および（カ）の方法では、Ｄ
Ａ変換器の低域通過フイルタ及びソフトスイッチ等の設
定変更を徐々に行うので、設定変更に時間を要する。

【００２４】（３）（イ）ないし（オ）の方法では、現
在の電圧値を監視し、設定変更後にＶリミットがかかる
かいなかを予測し、上述した複数の変更方法から適当な
方法を選び、操作の順序を切り換えなければならないの
で、制御が複雑となる上、演算制御部もこれにあわせて
複雑となり高価となる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来の問題点を解決するためになされたもので、電流
制御を主体とする回路構成により、Ｖループに電流レン
ジ抵抗を含まない回路方式を採用することにより、大容
量負荷に対しても安定で、レンジ切換時のスパイク及び
オーバーシュートを抑え、さらに、高速な設定変更が可
能な電圧電流特性測定装置を提供することを目的とす
る。

【００２６】本発明の別の目的は、出力インピーダンス
を低く押さえた電圧電流特性測定装置を提供することに
ある。

【００２７】本発明の別の目的は、出力インピーダンス
を低周波領域で抵抗性に設計し、大容量負荷に対する安
定性を確保することが容易な電圧電流特性測定装置を提
供することにある。

【００２８】本発明の別の目的は、高価で高精度なＣＭ
ＲＲ回路が不要な電圧電流特性測定装置を提供すること
にある。

【００２９】本発明の別の目的は、従来技術の設定変更
時の複雑な制御を単純化し、これまでＣＰＵとファーム
ウエアという大規模な構成で制御を行っていた部分をハ
ードウエア・ロジックで実現できる程度に複雑さを軽減
した、電圧電流特性測定装置を提供することにある。

【００３０】本発明の別の目的は、レンジ抵抗切り替え
回路の構成と制御が簡単で、コストダウンが図れること
を特徴とする電圧電流特性測定装置を提供することにあ
る。

【００３１】本発明の別の目的は、レンジ切換シーケン
スを、レンジ抵抗の切り替えとＶＦ用およびＩＦ用設定
ＤＡ変換器の制御で行い、オーバーシュートやスパイク
を防ぐ電圧電流特性装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明では、電流源およ
び電流レンジ抵抗およびＤＵＴへの出力端子および出力
端子に流れる電流を制御する出力制御部を備えた出力電
流供給部と、別の電流源およびＤＵＴに流れるのと比例
した電流が流れるＩＭ用抵抗および電流測定補助抵抗を
備えた電流測定部と、第１のＤＡ変換器および増幅器の
飽和を防ぐクランプ回路付積分器および出力電流供給部
の出力電流を制御する前述の出力制御部および出力端子
および出力端子の電圧をバッファアンプと帰還抵抗を介
して積分器に帰還させるフィードバック回路を備えた電
圧制御部を備え、出力電流供給部の電流源と電流測定部
の電流源が流す電流は、制御部によって第２のＤＡ変換
器の出力電圧と出力電流供給部のレンジ抵抗の電圧に応
じて互いに比例関係になるように制御されることによ
り、上記の課題を解決している。

【００３３】本発明において、好適には、出力電流供給
部の電流レンジ抵抗と電流源と出力制御部、電流測定部
の電流源と補助抵抗と、これらの電流源を制御する制御
部は、正と負の電圧用にそれぞれ２つずつ設けられる。

【００３４】本発明において、好適には、積分器には電
圧レンジ抵抗が含まれる。

【００３５】ＶＦ（定電圧源）モードでは、まず電流供
給部の電流源にＩリミットの制限電流値の電流を出力す
るように第２のＤＡ変換器を設定する。次に、積分器を
介して第１のＤＡ変換器の出力電圧で出力電流供給部の
出力制御部を制御し、電流供給部の電流源から流れてく
る電流のながれやすさを制御する。出力制御部から流れ
出た電流はＤＵＴに流れ、ＤＵＴに電圧が発生する。Ｄ
ＵＴの電圧はバッファアンプと帰還抵抗を介したフィー
ドバック回路により積分器にフィードバックされ、出力
制御部は積分器の出力に従って出力電圧が所望の値とな
るように出力制御部から出力される電流を制御する。

【００３６】この時、制御部の働きにより、出力電流供
給部から流れ出る電流に比例した電流が、電流測定部の
電流源からも流れるように制御される。従って、ＤＵＴ
に流れる電流は、ＩＭ用抵抗の両端の電圧を測定するこ
とで求めることができる。

【００３７】Ｉリミットがかかる場合は次のように動作
する。すなわち、この場合は、ＶＦモードで設定された
電圧とＤＵＴのインピーダンスの関係で、ＤＵＴに流れ
る電流がＩリミットで設定された制限電流値を越えてし
まおうとする場合である。この時、ＤＵＴに流れる電流
が制限電流値に達しない状態では、ＤＵＴの電圧がＶＦ
モードでの設定に達しないので、出力制御部でもっと電
流を流しやすくするように積分器にフィードバックがか
かる。しかし、ＤＵＴに流れる電流の最大値は出力電流
供給部の電流源で制限電流値に設定されているので、Ｄ
ＵＴに流れる電流は制限電流値以上にはならない。その
結果、出力制御部の電流をもっと流しやすくするように
積分器にさらにフィードバックがかかるが、ＤＵＴには
それ以上電流が流れないので、やがて出力制御部の出力
電流供給部側の入出力間はもっとも電流を流しやすいオ
ン状態（すなわち導通状態）となる。しかしフィードバ
ックは更に働き、積分器内の増幅器は飽和に向かうが、
増幅器の入出力の電圧がクランプ回路のクランプ電圧に
達したところで、クランプ回路に電流が流れ始めクラン
プ状態となり、増幅器は結果的にＤＵＴにＩリミットが
かかった不平衡状態のままでとどまる。

【００３８】ＩＦ（定電流源）モードでは、まず、第１
のＤＡ変換器にＶリミットの制限電圧値を設定し、次に
出力電流供給部の電流源に所望の電流が流れるように第
２のＤＡ変換器を設定する。設定された電流がＤＵＴに
流れ、ＤＵＴで発生する電圧が制限電圧値よりも低けれ
ば、前述のように、フィードバックがかかり、積分器内
の増幅器は飽和に向かい、クランプ状態となる。この状
態では出力制御部はオン状態となり、ＤＵＴに流れる電
流は出力電流供給部の電流源に設定した電流がそのまま
流れる。該電流源の出力電流が設定値とあっているか
は、制御部に出力電流供給部のレンジ抵抗の電圧のフィ
ードバックをかかかて、該電流源を制御することでなさ
れている。

【００３９】この時、ＤＵＴにかかる電圧は、出力端子
に接続されたバッファアンプの出力電圧を測定すること
で求めることができる。

【００４０】Ｖリミットがかかる場合は次のように動作
する。ＤＵＴで発生した電圧が制限電圧値よりも高くな
ると、バッファアンプと帰還抵抗を介して積分器内の増
幅器に電流が流れ込んでクランプ状態を脱し、電圧フィ
ードバックループを形成して出力制御部を電流源からの
電流をながれにくくするように制御して、再び平衡状態
となる。

【００４１】本発明では、好適には、制御部にフォトカ
プラが用いられる。

【００４２】本発明においては、電圧および電流レンジ
抵抗と第１および第２のＤＡ変換器の設定順序を工夫す
ることで、レンジ切換シーケンスを簡単に実現すること
ができる。

【００４３】本発明の別の実施態様では、制御部は、第
２のＤＡ変換器の出力を電流に変換する電圧電流変換器
と第１と第２の基準電流用抵抗を備えた基準電流発生部
と、この基準電流発生部の所定の点を流れる電流と出力
電流供給部の所定の点を流れる電流から出力電流供給部
の電流源と電流測定部の電流源から流れる電流が比例関
係になるように制御するカレントミラー制御部を備え
る。

【００４４】さらに別の実施態様では、出力制御部には
フォトカプラの代わりに、抵抗とＦＥＴを用いて出力端
子に流れる電流を制御している。

【００４５】

【実施例】図３に、本発明による電圧電流特性測定装置
の基本的なブロック図を示す。

【００４６】ＶＦ用ＤＡＣ（ＤＡ変換器）１０２の出力
はＶＦ用レンジ抵抗１０６を介して増幅器１０８の負側
の入力端子に接続され、増幅器１０８の正の入力端子は
接地されている。増幅器１０８の負入力と増幅器１０８
の出力にはコンデンサ１１０が接続され、互いに逆極性
のツェナーダイオード１１４及び１１６を直列に接続し
たクランプ回路１１２が、コンデンサ１１０の両端に並
列に接続されている。ＶＦ用レンジ抵抗１０６および増
幅器１０８およびコンデンサ１１０で積分器１０４を構
成している。増幅器１０８の出力は、直列に接続された
２個のフォトカプラ１３８および１３９の発光部１２０
および１２２の中間点（すなわちフォトカプラの発光部
１２０のカソードとフォトカプラの発光部１２２のアノ
ードとの接続点）に接続され、フォトカプラの発光部１
２０のアノードは電源Ｖａａに接続され、フォトカプラ
の発光部１２２のカソードは電源Ｖｂｂに接続されてい
る。それぞれのフォトカプラの受光部１２４および１２
６は直列に接続され、２個のフォトカプラの受光部の中
間点（すなわちフォトカプラの受光部１２４のアノード
とフォトカプラの受光部１２６のカソードの接続点）に
出力端子１３２が接続され、出力端子１３２にはＤＵＴ
１３４が接続されている。出力端子１３２は、バッファ
１２８および帰還抵抗１１８を介して増幅器１０８の負
の入力に接続されている。バッファ１２８の出力にはＶ
Ｍ（ＶＭｅａｓｕｒｅ：電圧測定）端子が接続されて
いる。

【００４７】フォトカプラの受光部１２４のカソードに
は電流源１５４およびＩＦ用レンジ抵抗１５６を介して
電源Ｖｃｃが接続されている。電流源１５４はＩｐ制御
部１５２に制御され、Ｉｐ制御部１５２はＩＦ用ＤＡＣ
１５０の出力端子からの信号と、ＩＦ用レンジ抵抗１５
６の電源Ｖｃｃに接続されていない側の端子とを入力と
して接続されている。

【００４８】フォトカプラの受光部１２６のアノードに
は電流源１６４およびＩＦ用レンジ抵抗１６６を介して
電源Ｖｅｅが接続されている。電流源１６４はＩｎ制御
部１６２に制御され、Ｉｎ制御部１６２は、ＩＦ用ＤＡ
Ｃ１５０の出力端子から反転器１６０を介した信号と、
ＩＦ用レンジ抵抗１６６の電源Ｖｅｅに接続されていな
い側の端子とを入力として接続されている。

【００４９】好適には、電源からのノイズの混入を防ぐ
ために、フォトカプラの発光部の電源Ｖａａ、Ｖｂｂに
はフォトカプラの受光部につながれた電源Ｖｃｃ、Ｖｅ
ｅと別の電源が用いられる。

【００５０】ＩＭ（ＩＭｅａｓｕｒｅ：電流測定）用
の回路は、次のように構成される。電源Ｖｃｃと電源Ｖ
ｅｅの間には、抵抗１８２と電流源１８０と電流源１８
４と抵抗１８６が設けられている。電流源１８０および
１８４の中間点にはＩＭ端子１９０が接続されている。
ＩＭ端子にはＩＭ用抵抗１８８が接続され、ＩＭ用抵抗
１８８の他端は接地されている。電流源１８０はＩｐ制
御部１５２から制御され、電流源１８４はＩｎ制御部１
６２から制御される。

【００５１】Ｉｐ制御部１５２は、電流源１５４および
電流源１８０を、ＩＦ用ＤＡＣ１５０で設定された電圧
とＩＦ用レンジ抵抗１５６に流れる電流とに比例する電
流が流れるように制御する。すなわち、Ｉｐ制御部１５
２は、ＩＦ用ＤＡＣ１５０で設定された電圧とＩＦ用レ
ンジ抵抗１５６の電源Ｖｃｃが接続されていない側の端
子とに等しい電圧が、ＩＦ用レンジ抵抗１５６の電源Ｖ
ｃｃに接続されていない側の端子および抵抗１８２の電
源Ｖｃｃに接続されていない側の端子に与えられるよう
に、電流源１５４および電流源１８０を制御する。

【００５２】Ｉｎ制御部１６２は、電流源１６４および
電流源１８４を、ＩＦ用ＤＡＣ１５０で設定され反転器
１６０を介した電圧とＩＦ用レンジ抵抗１６６に流れる
電流とに比例する電流が出力されるように制御する。す
なわち、Ｉｎ制御部１６２は、ＩＦ用ＤＡＣ１５０で設
定された電圧の反転器１６０を介した電圧とＩＦ用レン
ジ抵抗１６６の電源Ｖｅｅが接続されていない側の端子
とが、ＩＦ用レンジ抵抗１６６の電源Ｖｅｅに接続され
ていない側の端子および抵抗１８６の電源Ｖｅｅに接続
されていない側の端子に与えられるように、電流源１６
４および電流源１８４を制御する。

【００５３】ＶＦモードの時、まず電流源１５４あるい
は１６４がＩリミットの制限電流値の電流を出力するよ
うに、ＩＦ用ＤＡＣ１５０を設定する。次に、ＶＦ用Ｄ
ＡＣ１０２を設定して、所望の値に選択されたＶＦ用レ
ンジ抵抗１０６を含んだ積分器１０４に出力する。

【００５４】ＶＦ用ＤＡＣ１０２の出力が正電圧なら
ば、積分器１０４の出力は負電圧となり、フォトカプラ
１２０は能動状態、フォトカプラの発光部１２２はオフ
となる。それぞれのフォトカプラの発光部に対応し、受
光側では、フォトカプラの受光部１２４が能動状態とな
り、フォトカプラの受光部１２６はオフとなる。すなわ
ち、フォトカプラの受光部１２４、は発光部１２０にか
かる電圧に比例した電流が流れるように動作する。その
結果、ＩＦ用レンジ抵抗１５６に電流ｉ₁が流れ、ＩＦ
用レンジ抵抗１６６には電流は流れない。フォトカプラ
の受光部１２４から出力された電流は出力端子１３２を
介してＤＵＴ１３４に流れ、ＤＵＴに電圧が発生する。
この時、ＶＦ用ＤＡＣ１０２の出力をＶ_fD、ＶＦ用レン
ジ抵抗１０６の抵抗値をＲ₁₀₆、帰還抵抗１１８の抵抗
値をＲ₁₁₈とすると、

【００５５】Ｖ_fD・Ｒ₁₁₈／Ｒ₁₀₆

【００５６】が出力端子１３２すなわちＤＵＴ１３４に
かかる電圧となる。

【００５７】出力端子１３２の電圧は、バッファアンプ
１２８および帰還抵抗１１８を介して、積分器１０４に
フィードバックされ、出力が所望の電圧になったところ
で平衡状態に達する。

【００５８】逆に、ＶＦ用ＤＡＣ１０２の出力が負電圧
ならば、積分器１０４の出力は正電圧となり、フォトカ
プラの発光部１２２は能動状態、フォトカプラの発光部
１２０はオフとなる。それぞれのフォトカプラの発光部
に対応し、受光側では、フォトカプラの受光部１２６が
能動状態となり、フォトカプラの受光部１２４はオフと
なる。その結果、ＩＦ用レンジ抵抗１６６に電流ｉ₂が
流れ、ＩＦ用レンジ抵抗１５６には電流は流れなくな
り、出力端子１３２に所定の電圧がかかり、同様なフィ
ードバックがかかる。

【００５９】ＤＵＴ１３４に流れる電流ｉ_DUTは次のよ
うに測定される。ＶＦ用ＤＡＣ１０２の出力が正電圧で
あるとする。Ｉｐ制御部１５２によって、電流源１８０
は電流源１５４に流れるのと比例した電流ｉ_M1を流すよ
うに制御され、Ｉｎ制御部１６２も同様に電流源１６４
に流れる電流△ｉ₂と比例した電流△ｉ_M2を流すように
電流源１８４を制御するので、ＩＭ用抵抗１８８に流れ
る電流ｉ_Mは、

【００６０】ｉ_M＝ｉ_M1−△ｉ_M2 ＝Ａ・（ｉ₁−△ｉ₂）＝Ａ・ｉ_DUT ・・・（式１）ただし、Ａ＝Ｒ₁₅₆／Ｒ₁₈₂

【００６１】となる。従って、ＩＭ用抵抗１８８での電
圧降下をＩＭ端子１９０にＡＤ変換器（図示せず）等を
接続して測定することにより、ＤＵＴに流れる電流を測
定することができる。

【００６２】この方式では、フォトカプラの受光部１２
４および１２６のどちらかがオフの状態でも、バイアス
電流がＶｃｃからＶｅｅに向かって、ＩＦ用レンジ抵抗
１５６→電流源１５４→フォトカプラの受光部１２４→
フォトカプラの受光部１２６→電流源１６４→ＩＦ用レ
ンジ抵抗１６６という経路で電流が流れる。ここで、抵
抗１５６及び１６６にバイアス電流が流れてしまうため
に、このバイアス電流が誤差要因となるように見えるか
もしれないが、上記の式１からわかるように、互いにキ
ャンセルされてＩＭ用抵抗１８８には流れないので、誤
差要因とはならない。

【００６３】Ｉリミットがかかる場合は次のように動作
する。すなわち、この場合は、ＶＦモードで設定された
電圧とＤＵＴ１３４のインピーダンスの関係で、ＤＵＴ
１３４に流れる電流がＩリミットで設定された制限電流
値を越えてしまおうとする場合である。この時、ＤＵＴ
１３４に流れる電流が制限電流値に達しない状態では、
ＤＵＴ１３４の電圧がＶＦモードでの設定に達しないの
で、フォトカプラの受光部でもっと電流を流しやすくす
るように増幅器１０８にフィードバックが働く。しか
し、ＤＵＴ１３４に流れる電流の最大値は電流源１５４
で制限電流値に設定されているので、ＤＵＴ１３４に流
れる電流は制限電流値以上にはならない。その結果、フ
ォトカプラの受光部の電流をもっと流しやすくするよう
に増幅器１０８にさらにフィードバックが働くが、ＤＵ
Ｔ１３４にはそれ以上電流が流れないので、やがてフォ
トカプラの受光部はもっとも電流を流しやすいオン状態
となる。しかしフィードバックは更に働き、増幅器１０
８は飽和に向かうが、増幅器１０８の入出力の電圧がク
ランプ回路１１２のクランプ電圧に達したところで、ク
ランプ回路１１２に電流が流れ始めクランプ状態とな
り、増幅器１０８は結果的にＤＵＴにＩリミットがかか
った不平衡状態のままでとどまる。

【００６４】この時、増幅器１０８による電圧の変化よ
り、電流源１５４を制御するＩｐ制御部１５２の応答時
間の方を高速にしておくことで、増幅器１０８が平衡に
達する前に電流源１５４からの電流にＩリミットがかか
るため、スパイクを与えずにＩリミットをかけることが
できる。尚、増幅器１０８はこのＩリミットがかかるこ
とにより不平衡状態にとどまるが、クランプ回路１１２
により、実際には飽和せずにクランプ状態でとどまり、
次の変動に高速に応答することができる。

【００６５】また、クランプ状態ではフォトカプラの発
光部１２０およびフォトカプラの受光部１２４はオン状
態となり電流源１５４によってのみＤＵＴ１３４に与え
らえる電流が制限される。

【００６６】上記のＩリミットがかかる場合に関する説
明は、Ｉｎ制御部１６２および電流源１６４およびフォ
トカプラの発光部１２２およびフォトカプラの受光部１
２６に対しても同様である。

【００６７】次にＩＦモードの時の動作を説明する。

【００６８】説明を簡単にするために、正のＩＦモード
で、ＤＵＴに対して制御電流ｉ_Sを設定する場合につい
て説明する。まず、ＶＦ用ＤＡＣにＶリミットの制限電
圧値ｖ_Sの設定を行う。ここでは、制限電圧値ｖ_Sは正の
値であるとする。フォトカプラの受光部１２４は能動状
態となり、フォトカプラの受光部１２６はオフとなる。
この時、まだ電流源１５４から流れる電流は設定されて
ないので、ＤＵＴ１３２には電流は流れない。ＤＵＴの
電圧が低いので、増幅器１０８にはバッファアンプ１２
８を介してフィードバックがかかるが、ＤＵＴ１３４に
は電流が流れないので、増幅器１０８は飽和に向かいク
ランプ状態となる。この状態では、フォトカプラの受光
部１２４はオン状態となり、電流源１５４からの出力電
流によってのみ、ＤＵＴ１３４に流れる電流を制御でき
る状態となる。

【００６９】次に、ＩＦ用レンジ抵抗１５６を所定の値
に切り替え、ＩＦ用ＤＡＣを設定してＩｐ制御部１５２
により電流源１５４から電流ｉ_Sを出力させる。フォト
カプラの受光部１２４がオン状態で、フォトカプラの受
光部１２６がオフなので、制御電流ｉ_Sは、電流源１５
４からフォトカプラの受光部１２４を介して出力端子１
３２に出力され、ＤＵＴ１４３に流れる。Ｉｐ制御部１
５２はＩＦ用レンジ抵抗１５６の電源Ｖｃｃに接続され
ていない側の端子の電圧をモニターして電流源１５４が
ＩＦ用レンジ抵抗１５６に所望の電流が流れるよう制御
する。

【００７０】ＤＵＴの電圧ｖ_DUTはバッファアンプ１２
８の出力に接続されたＶＭ端子１３０にＡＤＣ（図示せ
ず）等を接続して測定する。

【００７１】ＤＵＴにかかる電圧ｖ_DUTがＶＦ用ＤＡＣ
で設定されたＶリミットの制限電圧値ｖ_Sを越えようと
する場合には、帰還抵抗１１８より増幅器１０８の負の
入力に電流が流れ込み、増幅器１０８はクランプ状態を
脱し、再び電圧フィードバックループが形成されて、フ
ォトカプラ１２４がオン状態から能動状態となって電流
源１５４からの電流を制限し、増幅器１０８に対してフ
ィードバックが働き、ｖ_DUTがｖ_S・Ｒ₁₁₈／Ｒ₁₀₆に達し
たところで再度平衡状態となる。

【００７２】また、ＤＵＴに流れる電流は、Ｉｐ制御部
１５２が電流源１８０に対して、電流源１５４に比例し
た電流を流すように制御するので、ＩＭ端子１９０にＡ
ＤＣ（図示せず）等を接続することでも測定することが
できる。

【００７３】上記の説明は、負のＩＦモードに関しても
同様である。

【００７４】フォトカプラは入出力間の浮遊容量が極め
て小さい。したがって、この実施例では、フォトカプラ
をブロック１３６に用いることによって、フォトカプラ
の発光部１２０および１２２から浮遊容量を通して出力
端子１３２に流れ込む漏れ電流を極めて小さく抑えるこ
とができる。

【００７５】好適にはフォトカプラ１３８および１３９
は、リニアリティが高いフォトカプラ素子であることが
望ましい。

【００７６】次に、本発明において、オーバーシュート
やスパイクを防止する方法について説明する。

【００７７】レンジ切換シーケンスでは、以下の方法
で、ＶＦ用／ＩＦ用レンジ抵抗とＶＦ用／ＩＦ用ＤＡＣ
の書き換えの順序を工夫するだけで、オーバーシュート
やスパイクを防いでいる。ここで、図３のＶＦ用レンジ
抵抗１０６およびＩＦ用レンジ抵抗１５６および１６６
は、具体的には、図１１に示す回路６００のような構成
となっている。すなわち回路６００には、複数のレンジ
抵抗６０４、６１４、６２４、６３４、６４４を並列に
配して接続できるように複数のリレー６０２、６０６、
６１２、６１６、６２２、６２６、６３２、６３６、６
４２、６４６が設けられ、所望のレンジに対応するレン
ジ抵抗を接続することができる。

【００７８】ＶＦモードで、制限電流値の設定は変えず
に、Ｉリミットの電流レンジを上げる場合には、以下の
ように図４の手順をとる。１．ＩＦ用レンジ抵抗１５６あるいは１６６で、次のレ
ンジのレンジ抵抗を並列に接続する（４０４）、２．前のレンジ抵抗を切り離す（４０６）、３．ＩＦ用ＤＡＣ１５０の設定を変更する（４０８）。

【００７９】ＶＦモードで、制限電流値の設定は変えず
に、Ｉリミットの電流レンジを下げる場合には、以下の
ように図５の手順をとる。１．ＩＦ用ＤＡＣ１５０の設定を変更する（４１４）、２．ＩＦ用レンジ抵抗１５６あるいは１６６で、次のレ
ンジのレンジ抵抗を並列に接続する（４１６）、３．前のレンジ抵抗を切り離す（４１８）。

【００８０】ＩＦモードで、制御電流の電流レンジを上
げる場合には、以下のように図５の手順をとる。１．ＩＦ用ＤＡＣ１５０の設定を変更する（４１４）、２．ＩＦ用レンジ抵抗１５６あるいは１６６で、次のレ
ンジのレンジ抵抗を並列に接続する（４１６）、３．前のレンジ抵抗を切り離す（４１８）。

【００８１】ＩＦモードで、制御電流の電流レンジを下
げる場合には、以下のように図４の手順をとる。１．ＩＦ用レンジ抵抗１５６あるいは１６６で、次のレ
ンジのレンジ抵抗を並列に接続する（４０４）、２．前のレンジ抵抗を切り離す（４０６）、３．ＩＦ用ＤＡＣの設定を変更する（４０８）。

【００８２】ＶＦモードで、制御電圧の電圧レンジを上
げる場合には、以下のように図６の手順をとる。１．ＶＦ用ＤＡＣ１０２の設定を変更する（４２４）、２．ＶＦ用レンジ抵抗１０６で、次のレンジのレンジ抵
抗を並列に接続する（４２６）、３．前のレンジ抵抗を切り離す（４２８）。

【００８３】ＶＦモードで、制御電圧の電圧レンジを下
げる場合には、以下のように図７の手順をとる。１．ＶＦ用レンジ抵抗１０６で、次のレンジのレンジ抵
抗を並列に接続する（４３４）、２．前のレンジ抵抗を切り離す（４３６）、３．ＶＦ用ＤＡＣ１０２の設定を変更する（４３８）。

【００８４】ＩＦモードで、制限電圧の設定は変えず
に、Ｖリミットの電圧レンジを上げる場合には、以下の
ように図７の手順をとる。１．ＶＦ用レンジ抵抗１０６で、次のレンジのレンジ抵
抗を並列に接続する（４３４）、２．前のレンジ抵抗を切り離す（４３６）、３．ＶＦ用ＤＡＣ１０２の設定を変更する（４３８）。

【００８５】ＩＦモードで、制限電圧の設定は変えず
に、Ｖリミットの電圧レンジを下げる場合には、以下の
ように図６の手順をとる。１．ＶＦ用ＤＡＣ１０２の設定を変更する（４２４）、２．ＶＦ用レンジ抵抗１０６で、次のレンジのレンジ抵
抗を並列に接続する（４２６）、３．前のレンジ抵抗を切り離す（４２８）。

【００８６】すなわち、スパイクは、ＶＦ・ＩＦレンジ
の変更やＩリミット・Ｖリミットのレンジの変更および
制御電流・電圧や制限電流・電圧の設定値の変更の際に
ＶリミットやＩリミットがかからないようにすること
で、抑えることができる。

【００８７】ＶＦモードでレンジを切換える前後で制限
電流値が変わらない場合は、上記のシーケンスにより、
常に電流源１５４あるいは１６４の設定が制限電流値以
上となるようにすることでＩリミットがかからなくてす
み、Ｖループは常に電圧帰還が掛かった不平衡状態とな
るので、レンジ変更によるスパイクが出力に現れないで
すむ。

【００８８】また、ＩＦモードの場合もレンジ切換の前
後で制限電圧値が変わらない場合は、同様に常にＶＦ用
ＤＡＣの出力が電圧制限値以上の電圧となるようにする
ことでＶリミットがかからなくてすみ、ＩｐあるいはＩ
ｎループが保たれ出力にスパイクが発生しなくてすむ。

【００８９】オーバーシュートについては、ＶＦ用およ
びＩＦ用レンジ抵抗の切換の前後で電流値、電圧値が変
わる場合は、Ｖループの帯域内でＶＦ用およびＩＦ用レ
ンジ抵抗とＶＦ用およびＩＦ用ＤＡＣの設定を変えるこ
とでオーバーシュートが発生しないですむ。すなわち、
ＶＦ用およびＩＦ用レンジ抵抗とＶＦ用およびＩＦ用Ｄ
ＡＣの設定の変化の速度をＶループのフィードバックが
かかるスピードより遅くすることでオーバーシュートを
抑えることができる。

【００９０】図８に、図３のブロック図の下位の概念の
実施形態の一つを示すブロック図を示す。図８では図３
と同じ要素については同じ参照番号を用いている。図３
から具体化されたところは、Ｉｐ制御部１５２が、電源
Ｖｃｃから抵抗２０２および電圧電流変換器（ＶＩＣ）
２０４および抵抗２０６を介して接地された基準電流発
生部とＩｐカレントミラー制御部２０８とで構成される
ことと、Ｉｎ制御部１６２が、電源Ｖｅｅから抵抗２１
２および電圧電流変換器（ＶＩＣ）２１４および抵抗２
１６を介して接地された基準電流発生部とＩｎカレント
ミラー制御部２１８で構成されることである。

【００９１】ＶＩＣ２０４にはＩＦ用ＤＡＣ１５０の出
力が接続され、ＶＩＣ２１４にはＩＦ用ＤＡＣ１５０の
出力が反転器１６０を介して接続されている。

【００９２】Ｉｐカレントミラー制御部２０８は、抵抗
２０２の電源Ｖｃｃに接続されてない側の端子に接続さ
れるとともに、抵抗１５６の電源Ｖｃｃに接続されてな
い側の端子に接続されている。Ｉｐカレントミラー制御
部２０８は、電流源１５４と電流源１８０から出力され
る電流が、抵抗２０２を流れる電流および抵抗１５６を
流れる電流に比例するように。、電流源１５４と１８０
を制御する。

【００９３】Ｉｎカレントミラー制御部２１８は抵抗２
１２の電源Ｖｅｅに接続されていない側の端子に接続さ
れるとともに、抵抗１６６の電源Ｖｅｅに接続されてい
ない側の端子に接続されている。Ｉｎカレントミラー制
御部２１８は、電流源１６４と電流源１８４から出力さ
れる電流が、抵抗２１２を流れる電流および抵抗１６６
を流れる電流に比例するように、電流源１６４と１８４
を制御する。

【００９４】基準電流発生回路とＩｐ及びＩｎカレント
ミラー制御部の動作をさらに詳しく説明する。ＶＦモー
ドの正の電圧を例にとって説明する。

【００９５】抵抗２０２の抵抗値をＲ₂₀₂、抵抗２０２
を流れる電流をｉ_S1、抵抗１５６の抵抗値をＲ₁₅₆とす
る時、ＤＵＴの出力電圧が変化し、ＤＵＴ１３４に流れ
る電流ｉ_DUTが制限電流ｉ_S1・Ｒ₂₀₂／Ｒ₁₅₆よりも大き
くなろうとした時、Ｉｐカレントミラー制御部２０８
が、抵抗１５６に流れる電流を電流ｉ_S1に比例した電流
となるように制御するため、

【００９６】ｉ_S1・Ｒ₂₀₂ ≧ ｉ_DUT・Ｒ₁₅₆

【００９７】との関係が成り立つ。

【００９８】即ち、ｉ_DUT ≦ ｉ_S1・Ｒ₂₀₂／Ｒ₁₅₆

【００９９】これは、ｉ_DUTがｉ_S1・Ｒ₂₀₂／Ｒ₁₅₆より
も大きくなろうとすると、Ｉｐカレントミラー制御部２
０８が働き、ｉ_S1・Ｒ₂₀₂／Ｒ₁₅₆以上に流れないように
電流が制限されるからである。

【０１００】次にＩＦモードについて説明する。便宜
上、正のＩＦモードで抵抗２０２を流れる電流をｉ_S2と
設定する場合を例にとると、Ｉｐカレントミラー制御部
２０８の動作から、

【０１０１】ｉ_S2・Ｒ₂₀₂ ＝Ｒ₁₅₆・ｉ_DUT ｉ_DUT ＝ｉ_S2・Ｒ₂₀₂／Ｒ₁₅₆となる。

【０１０２】この場合、増幅器１０８は、ＶＦ用ＤＡＣ
１０２により出力電圧が設定されているが、正のクラン
プ電圧でとどまるため、フォトカプラの発光部１２０お
よびフォトカプラの受光部１２４はオン状態、フォトカ
プラの発光部１２２およびフォトカプラの受光部１２６
はオフになっている。

【０１０３】従って、抵抗２０２を流れる電流ｉ_S2と比
例する電流に設定されたｉ_DUTは、そのまま、フォトカ
プラの発光部１２０およびフォトカプラの受光部１２４
を介して出力端子１３２に出力され、ＤＵＴ１３４に流
れる。

【０１０４】図８のブロック図の他の部分の動作は図３
の相当する部分の動作と同様である。

【０１０５】図９に、図８のブロック図の下位の概念の
実施形態の一つを示すブロック図を示す。図９では図８
と同じ要素については同じ参照番号を用いている。図８
におけるＶＩＣ２０４とＶＩＣ２１４とＩｐカレントミ
ラー制御部２０８と電流源１５４と電流源１８０とＩｎ
カレントミラー制御部２１８と電流源１６４と電流源１
８４が、図９ではより具体化されている。ここで、ＦＥ
Ｔ３０４および３４４および３５０はＰチャンネルＦＥ
Ｔであり、ＦＥＴ３３４および３１４および３２０はＮ
チャンネルＦＥＴである。

【０１０６】増幅器３０２の正の入力はＩＦ用ＤＡＣ１
５０の出力に接続され、増幅器３０２の負の入力は抵抗
２０６の接地されてない側の端子に接続され、増幅器３
０２の出力はＦＥＴ３０４のゲートに接続され、ＦＥＴ
３０４のドレインは抵抗２０２の電源Ｖｃｃに接続され
ていない側の端子に接続され、ＦＥＴ３０４のソースは
抵抗２０６の接地されてない側の端子と、増幅器３０２
の負入力に接続されている。この構成により、ＩＦ用Ｄ
ＡＣ１５０の出力電圧と、ＦＥＴ３０４のソースと抵抗
２０６の中点の電圧が等しくなるように、電流が抵抗２
０２→ＦＥＴ３０４→抵抗２０６の経路で流れる。

【０１０７】増幅器３３２の正の入力はＩＦ用ＤＡＣ１
５０の出力から反転器１６０を介して接続され、増幅器
３３２の負の入力は抵抗２１６の接地されてない側の端
子に接続され、増幅器３３２の出力はＦＥＴ３３４のゲ
ートに接続され、ＦＥＴ３３４のドレインは抵抗２１２
の電源Ｖｅｅに接続されていない側の端子に接続され、
ＦＥＴ３３４のソースは抵抗２１６の接地されてない側
の端子と、増幅器３３２の負入力に接続されている。こ
の構成により、反転器１６０で反転されたＩＦ用ＤＡＣ
１５０の出力電圧と、ＦＥＴ３３４のソースと抵抗２１
６の中点の電圧が等しくなるように、電流が抵抗２１６→ＦＥＴ３３４→抵抗２１２の経路で流れる。

【０１０８】増幅器３０６の正入力は抵抗２０２とＦＥ
Ｔ３０４のソースとの中点に接続され、増幅器３０６の
出力と増幅器３０６の負入力はコンデンサ３０８を介し
て接続され、増幅器３０６の出力はＦＥＴ３１４のゲー
トにも接続されている。ＦＥＴ３１４のソースは抵抗１
５６を介して電源Ｖｃｃに接続され、ＦＥＴ３１４のド
レインはフォトカプラの受光部１２４のカソードに接続
される。ＦＥＴ３１４のソースはバッファアンプ３１２
と抵抗３１０を介して増幅器３０６の負入力に接続され
ている。この構成により、抵抗２０２の電源Ｖｃｃに接
続されていない側の端子の電圧と、抵抗１５６の電源Ｖ
ｃｃに接続されていない側の端子の電圧が等しくなるよ
うに、抵抗１５６→ＦＥＴ３１４→フォトカプラの受光部１２
４の経路で電流が流れる。

【０１０９】増幅器３３６の正入力は抵抗２１２の電源
Ｖｅｅに接続されていない側の端子に接続され、増幅器
３３６の出力と増幅器３３６の負入力はコンデンサ３３
８を介して接続され、増幅器３３６の出力はＦＥＴ３４
４のゲートにも接続されている。ＦＥＴ３４４のソース
は抵抗１６６を介して電源Ｖｅｅに接続され、ＦＥＴ３
４４のドレインはフォトカプラの受光部１２６のアノー
ドに接続される。ＦＥＴ３４４のソースはバッファアン
プ３４２と抵抗３４０を介して増幅器３３６の負入力に
接続されている。この構成により、抵抗２１２の電源Ｖ
ｅｅに接続されていない側の端子の電圧と、抵抗１６６
の電源Ｖｅｅに接続されていない側の端子の電圧が等し
くなるように、フォトカプラの受光部１２６→ＦＥＴ３４４→抵抗１６
６の経路で電流が流れる。

【０１１０】バッファアンプ３１２の出力は増幅器３１
６の正の入力に接続され、増幅器３１６の出力はコンデ
ンサ３１８を介して増幅器３１６の負の入力に接続され
る。増幅器３１６の出力はＦＥＴ３２０のゲートに接続
され、ＦＥＴ３２０のソースは抵抗１８２の電源Ｖｃｃ
に接続されていない側に接続される。抵抗１８２の電源
Ｖｃｃに接続されていない側は増幅器３１６の負入力へ
も接続されている。ＦＥＴ３２０のドレインはＩＭ用抵
抗１８８およびＩＭ端子１９０に接続されている。この
構成により、抵抗１５６の電源Ｖｃｃが接続されていな
い側の端子の電圧と、抵抗１８２の電源Ｖｃｃが接続さ
れていない端子での電圧が等しくなるように、抵抗１８２→ＦＥＴ３２０→ＩＭ用抵抗１８８の経路で電流が流れる。

【０１１１】バッファアンプ３４２の出力は増幅器３４
６の正の入力に接続され、増幅器３４６の出力はコンデ
ンサ３４８を介して増幅器３４６の負の入力に接続され
る。増幅器３４６の出力はＦＥＴ３５０のゲートにも接
続され、ＦＥＴ３５０のソースは抵抗１８６の電源Ｖｅ
ｅに接続されていない側に接続される。抵抗１８６の電
源Ｖｅｅに接続されていない側は増幅器３４６の負入力
へも接続されている。ＦＥＴ３５０のドレインはＩＭ端
子１９０およびＩＭ用抵抗１８８に接続されている。こ
の構成により、抵抗１６６の電源Ｖｅｅが接続されてい
ない側の端子の電圧と、抵抗１８６の電源Ｖｅｅが接続
されていない端子での電圧が等しくなるように、ＩＭ用抵抗１８８→ＦＥＴ３５０→抵抗１８６の経路で電流が流れる。

【０１１２】図９のブロック図の他の部分の動作は図８
の相当する部分の動作と同様である。

【０１１３】次に、本発明による電圧電流特性測定装置
の他の実施例を述べる。

【０１１４】当業者には容易に理解できるように、本発
明におけるフォトカプラの発光部１２０および１２２と
フォトダイオードで構成されるフォトカプラの受光部１
２４および１２６は、別の型のフォトカプラ素子を用い
てもよい。

【０１１５】また、図９ではＩｐおよびＩｎカレントミ
ラー制御部を増幅器とＦＥＴ等を用いて実現したが、当
業者には容易に理解できるように、これらのカレントミ
ラー制御部はトランジスタなどの他の素子を用いても実
現することができる。

【０１１６】さらに、出力端子への漏れ電流が問題にな
らない適応分野では、図３および図８および図９のフォ
トカプラを使用したブロック１３６を、図１０の抵抗５
０２および５０４とＦＥＴ５０６および５０８を用いた
ブロック１３６’に置き換えることもできる。ここでＦ
ＥＴ５０６はＮチャンネルＦＥＴ、ＦＥＴ５０８はＰチ
ャンネルＦＥＴである。

【０１１７】図１０のブロック１３６’は、本発明の各
実施例と次のように接続される。図３および図８および
図９の増幅器１０８の出力は抵抗５０２を介してＦＥＴ
５０６のゲートに接続されるとともに、増幅器１０８の
出力は抵抗５０４を介してＦＥＴ５０８のゲートに接続
される。ＦＥＴ５０６のドレインは図３および図８にお
ける電流源１５４または図９におけるＦＥＴ３１４のド
レインに接続され、ＦＥＴ５０６のソースはＦＥＴ５０
８のソースに接続されると共に出力端子１３２に接続さ
れ、ＦＥＴ５０８のドレインは図３および図８における
電流源１６４または図９におけるＦＥＴ３４４のドレイ
ンに接続される。この場合、増幅器１０８の出力が正の
電圧であればＦＥＴ５０６が能動状態になり、ＦＥＴ５
０８はオフする。また、増幅器１０８の出力が負の電圧
であればＦＥＴ５０８が能動状態になり、ＦＥＴ５０６
はオフする。

【０１１８】図１０のブロックを用いた図３および図８
および図９のブロックの他の部分の動作は、前述の図３
および図８および図９のブロック図の動作と同様であ
る。

【０１１９】好ましい実施形態を参照しながら本発明に
ついて説明したが、これらは例示に過ぎず、当業者に
は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、本明細書
に記載した実施形態を他の実施形態で置き換えることが
できるのは、容易に理解されよう。

【０１２０】

【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、従来
の構成に比べ、簡易な回路構成でスパイク及びオーバー
シュートを抑え、かつ、大容量負荷に対しても安定とな
る、より安価な電圧電流特性測定装置を提供できる。

【０１２１】安定化のために系の帯域を下げる必要がな
い、高速に電流または電圧の設定ができる電圧電流特性
測定装置を提供できる。

【０１２２】本構成では出力に電流源を使っているた
め、出力インピーダンスを低周波領域で抵抗性に設計す
ることができ、大容量負荷に対する安定性を確保するこ
とが容易となる。

【０１２３】ＩＦ用レンジ抵抗は、正負それぞれの回路
が独立にあるため、単方向性のＦＥＴスイッチを用いる
ことができ、構成と制御が簡単となり、コストダウン
と、制御の簡略化を図ることができる。

【０１２４】本構成では、ＩＭ用抵抗の両端の電圧を測
定する場合、基準電位をグランドにとるため、コモンモ
ードの電位が発生しない回路構成となるので、高精度な
ＣＭＲＲ回路が不要となり大きなコストダウンをするこ
とができる。

【０１２５】電圧および電流の設定の変更やレンジの変
更時の複雑な制御を単純化できるため、ハードウエアの
複雑さが減ると共に、ファームウエアの負荷を大幅に軽
減したうえでオーバシュートやスパイクを防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電圧電流特性測定装置を示すブロック図
である。

【図２】図１における、ＣＭＲＲ回路５２の動作を示す
概略図である。

【図３】本発明による電圧電流特性測定装置を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明によるレンジ切り替え方法を示すフロー
チャートである。

【図５】本発明によるレンジ切り替え方法を示すフロー
チャートである。

【図６】本発明によるレンジ切り替え方法を示すフロー
チャートである。

【図７】本発明によるレンジ切り替え方法を示すフロー
チャートである。

【図８】本発明による電圧電流特性測定装置を示すブロ
ック図である。

【図９】本発明による電圧電流特性測定装置を示すブロ
ック図である。

【図１０】本発明における別の実施例を示すブロック図
である。

【図１１】本発明におけるレンジ抵抗のより詳しいブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０２：ＶＦ用ＤＡＣ（ＤＡ変換器）１０４：積分器１０６：ＶＦ用レンジ抵抗１０８：増幅器１１０：コンデンサ１１２：クランプ回路１１４、１１６：ツェナーダイオード１１８：帰還抵抗１２０、１２２：フォトカプラの発光部１２４、１２６：フォトカプラの受光部１２８：バッファ１３０：ＶＭ端子１３２：出力端子１３４：ＤＵＴ１３８、１３９：フォトカプラ１５０：ＩＦ用ＤＡＣ１５２：Ｉｐ制御部１５４、１６４：電流源１５６、１６６：ＩＦ用レンジ抵抗１６０：反転器１６２：Ｉｎ制御部１８０、１８４：電流源１８２、１８６：抵抗１８８：ＩＭ用抵抗１９０：ＩＭ端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電流源および第１のレンジ抵抗およ
び出力端子および前記出力端子に流れる電流を制御する
出力制御部を備えた出力電流供給部と、第２の電流源および前記出力端子に流れる電流に比例し
た電流が流れるＩＭ用抵抗および電流測定補助抵抗を備
えた電流測定部と、第１のＤＡ変換器およびクランプ回路付積分器および前
記出力電流供給部の出力電流を制御する出力制御部およ
び前記出力端子および前記出力端子の電圧をバッファア
ンプと帰還抵抗を介して前記積分器に帰還させるフィー
ドバック回路を備えた電圧制御部と、第２のＤＡ変換器および前記第１の電流源と前記第２の
電流源が流す電流を前記第２のＤＡ変換器の出力電圧に
応じて互いに比例関係になるように制御する制御部を備
えた電流制御部とを有することを特徴とする電圧電流特
性測定装置。
【請求項２】前記制御部は、前記第１のレンジ抵抗での
電圧に応じて前記第１の電流源に流す電流を制御し、前
記第２の電流源が流す電流が前記第１のレンジ抵抗の電
圧に比例するように制御することを特徴とする請求項１
記載の電圧電流特性測定装置。
【請求項３】第１の電流源および第１のレンジ抵抗およ
びＤＵＴへの出力端子および出力端子に流れる電流を制
御する出力制御部を備えた出力電流供給部と、第２の電流源およびＤＵＴに流れるのと比例した電流が
流れるＩＭ用抵抗および電流測定補助抵抗を備えた電流
測定部と、第１のＤＡ変換器および増幅器の飽和を防ぐクランプ回
路付積分器および前記出力電流供給部の出力電流を制御
する前記出力制御部および出力端子および前記出力端子
の電圧をバッファアンプと帰還抵抗を介して前記積分器
に帰還させるフィードバック回路を備えた電圧制御部
と、第２のＤＡ変換器および前記第２のＤＡ変換器の出力を
電流に変換する電圧電流変換器と第１と第２の基準電流
用抵抗を備えた基準電流発生部および前記基準電流発生
部の所定の点を流れる電流と前記出力電流供給部の所定
の点を流れる電流から前記第１の電流源と前記第２の電
流源から流れる電流が比例関係になるように制御するカ
レントミラー制御部を備えた電流制御部とを有すること
を特徴とする電圧電流特性測定装置。
【請求項４】前記第１のレンジ抵抗および前記第１の電
流源および前記出力制御部と、前記第２の電流源および
前記補助抵抗と、前記制御部は、正と負の電圧用にそれ
ぞれ２つずつ設けらたことを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の電圧電流特性測定装置。
【請求項５】前記制御部にフォトカプラを有することを
特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
電圧電流特性測定装置。
【請求項６】前記制御部に抵抗およびＦＥＴを有するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の電圧電流特性測定装置。
【請求項７】前記積分器は第２のレンジ抵抗を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の電圧電流特性測定装置。
【請求項８】第１のＤＡ変換器と、発光側と受光側にそれぞれ２組ずつの端子を備えた少な
くとも第１のフォトカプラであって、前記第１のフォト
カプラの受光側の第１の端子はバッファアンプに接続さ
れている、と、増幅時の飽和を防ぐクランプ回路付積分器であって、前
記第１のＤＡ変換器の出力に前記積分器の入力が接続さ
れ、前記積分器の出力は前記第１のフォトカプラの発光
側の第１の端子に接続されている、と、前記第１のフォトカプラの受光側の第２の端子に接続さ
れた第１の電流源と、前記第１の電流源の他端に接続された第１の電流レンジ
抵抗と、前記第１のバッファアンプの出力に接続された帰還抵抗
であって、前記帰還抵抗は前記積分器の帰還入力に接続
されている、と、第２の電流源と、前記第２の電流源の第１の端子に接続された電流測定抵
抗と、前記第２の電流源の第２の端子に接続された第１の電流
モニター抵抗と、第２のＤＡ変換器と、前記第２のＤＡ変換器の出力に接続された少なくとも第
１の電流源制御部とを有し、前記電流源制御部は、前記
第１の電流レンジ抵抗と前記第１の電流モニター抵抗と
をそれぞれ流れる電流が、前記第２のＤＡ変換器の出力
電圧に比例した電流となるように制御することを特徴と
する電圧電流特性測定装置。
【請求項９】電流レンジ抵抗と電流源と前記電流源から
の電流を制御する出力制御部を含む出力電流供給部と、電圧用ＤＡ変換器および電圧レンジ抵抗を含み、前記電
圧用ＤＡ変換器の出力に応じて前記出力制御部に流れる
電流を制御する電圧制御部と、電流用ＤＡ変換器および前記電流源が流す電流を、少な
くとも前記電流用ＤＡ変換器の出力電圧に応じて比例関
係になるように制御する制御部を備えた電流制御部とを
有することを特徴とする電圧電流特性測定装置のレンジ
切換方法において、（ａ）定電圧源モードでＩリミットのレンジだけを上げ
る場合と、定電流源モードで制御電流のレンジだけを下
げる場合に、（ａ１）電流レンジ抵抗において、次のレンジのレンジ
抵抗を並列に接続し、（ａ２）電流レンジ抵抗において、前のレンジ抵抗を切
り離し、（ａ３）電流用ＤＡ変換器の設定を変更するステップ
と、（ｂ）定電圧源モードでＩリミットのレンジだけを下げ
る場合と、定電流源モードで制御電流のレンジだけを上
げる下げる場合に、（ｂ１）電流用ＤＡ変換器の設定を変更し、（ｂ２）電流レンジ抵抗において、次のレンジのレンジ
抵抗を並列に接続し、（ｂ３）電流レンジ抵抗において、前のレンジ抵抗を切
り離すステップと、（ｃ）定電圧源モードで制御電圧のレンジだけを上げる
場合と、定電流源モードでＶリミットのレンジだけを下
げる場合に、（ｃ１）電圧用ＤＡ変換器の設定を変更し、（ｃ２）電圧レンジ抵抗において、次のレンジのレンジ
抵抗を並列に接続し、（ｃ３）電圧レンジ抵抗において、前のレンジ抵抗を切
り離すステップと、（ｄ）定電圧源モードで制御電圧のレンジだけを下げる
場合と、定電流源モードでＶリミットのレンジだけを上
げる場合に、（ｄ１）電圧レンジ抵抗において、次のレンジのレンジ
抵抗を並列に接続し、（ｄ２）電圧レンジ抵抗において、前のレンジ抵抗を切
り離し、（ｄ３）電圧用ＤＡ変換器の設定を変更するステップ
と、を有することを特徴とするレンジ切換方法。